Разбираемся в схеме отопления от твердотопливного котла

В настоящее время все больше и больше владельцев частных домов, коттеджей стараются добиться независимости от источников центрального энергоснабжения. Если с электричеством этот вопрос не актуален и проблематичен в силу технической сложности, то с отоплением жилых домов ситуация намного проще. Автономное газовое отопление популярно среди жителей частного сектора, однако в тех условиях, когда централизованная подача газа отсутствует, на первый план выходят твердотопливные котлы.

Отопительные приборы этого типа сегодня переживают второе рождение. Привычные для всех нас печи и камины, используемые в былые времена для отопления жилых домов, сегодня уступают место высокотехнологичному котельному оборудованию.

Схема отопительного котла, устройство твердотопливного котла в нынешнем виде позволяют понять не только принцип действия отопительных приборов этого типа, но и оценить по достоинству огромные возможности подобной техники. Принцип действия твердотопливных котлов во многом является ключевым аспектом, на который сегодня обращает внимание потребитель. Для того, что бы с максимальной пользой использовать систему автономного отопления, следует разобраться в двух моментах:

• из каких элементов и деталей состоит твердотопливный котел;
• какова принципиальная схема работы твердотопливного котла.

Эксплуатация твердотопливных котлов. Новые возможности

В отличие от газового и электрического отопления, используя систему отопления дома твердотопливным котлом, требует от владельцев жилья больших физических усилий и соответствующей технической подготовки. Имея существенные технические и бытовые ограничения, твердотопливные котлы обладают одним неоспоримым преимуществом в сравнении с газовыми отопительными приборами, не говоря уже об электричестве. Отопительный котел на твердом топливе является на 80-90% энергетически независимым устройством. Достаточный запас ископаемого топлива, дров или пеллет позволит вам всю зиму не только спокойной обогреть собственный дом, но и обеспечить себя горячей водой.

Система отопления, подключенная к твердотопливному котлу, мало зависит ни от перебоев с электричеством. Ей не страшны перепады с рабочим давлением в газовой магистрали. Стоимость топлива и наличие свободного доступа к нему, обеспечат нормальную и бесперебойную работу всего отопительного оборудования в доме. Управление твердотопливным котлов позволяет эксплуатировать агрегаты в любых режимах работы, обеспечивая тем самым безопасность и комфорт обитателям жилого дома.

Отечественные производители, зарубежные компании, специализирующиеся на выпуске котельного оборудования сегодня предлагают потребителю качественно новый продукт. Твердотопливный котлы, которые используются для бытовых и промышленных целей имеют более высокий КПД. Сегодня это параметр достигает значений 90%.

Для справки: старые твердотопливные котлы в традиционном исполнении обладали КПД в 70-80%. Низкая энергоэффективность отопительной техники старого поколения приводила к значительному перерасходу топлива и к существенным потерям тепловой энергии.

Конструктивные новшества и «ноу-хау» в сфере практического применения различных энергоресурсов, позволили существенно расширить эксплуатационные возможности отопительной техники. Огромная мощность является одним из основных преимуществ котлов на твердом топливе. На порядок увеличилась рентабельность современных моделей твердотопливных котлов. Существенно повысилась безопасность эксплуатации котельного оборудования этого вида.

Двухконтурный твердотопливный котел способен обеспечить обогрев больших и просторных помещений. К тому же, практически все модели котлов рассчитаны на обеспечение жилых объектов ГВС.

Конструктивные особенности устройства твердотопливных котлов

Традиционный твердотопливный котел представляет собой, в нашем понимании, отопительный агрегат, способный работать на любом твердом топливе. Принцип действия котла элементарный. Поступившее в камеру сгорания топливо в процессе сгорания выделяет в большом объеме тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель. По аналогичному принципу было организовано в старину печное отопление, только вместо жидкого теплоносителя использовался горячий воздух.

Существенными минусом традиционной модели твердотопливного котла является то, что часть тепла, получаемого при сгорании топлива, просто уходит в атмосферу через дымоход. Рассмотри принципиальную схему устройства твердотопливного котла. Устройство котла – это конструкция, собранная из различных модулей в единый стальной корпус. Основными конструктивными элементами отопительного оборудования этого типа являются:

• камера сгорания (топка, оборудованная дверцей);
• теплообменник (стальной или чугунный);
• прочистной люк;
• колосники (решетка);
• терморегуляторы;
• предохранительный клапан.

*
Показанный на рисунке традиционный твердотопливный котел нового поколения оснащен всеми необходимыми для нормальной работы приспособлениями, механизмами и элементами.

Топочная камера – процессы, протекающие в ней

Одним из первых элементов, с которым приходится познакомиться в первую очередь, является топка котла. Именно суда закладывается уголь, торф, брикеты или дрова, и именно здесь происходит основной процесс — сжигание топлива. Весь процесс можно разделить на три этапа, подсушка топлива, окисление и получение горючего газообразного вещества, которое уже выполняет основную нагревательную функцию в процессе горения.

В камере сгорания загруженное топливо равномерно распределяется на колосниках, которые специально установлены под наклоном.

Расположенное на колосниках топливо подсушивается раскаленными газами, после чего уже начинается сам процесс горения топлива с принудительной подачей воздуха. В завершении, получаемая на начальном этапе горения газообразная горючая смесь дожигается в топке при температуре 950-1000 0 С. На каждом этапе необходимо обеспечить бесперебойную подачу воздуха.
Остатки твердого топлива, зола и сажа скапливаются в зольной камере, откуда удаляется ручным способом.

Для справки: следует отметить, что от того, насколько плотно загружена топливом камера сгорания и как работает вытяжка, зависит эффективность работы котла. При полной загрузке топочной камеры и нормальной подаче воздуха, топливо должно сгорать полностью, выделяя в процессе горения максимальное количество килокалорий. Соотношение полезной подачи к мощности котла является ключевым моментом во время эксплуатации твердотопливного котла.

Процессы, протекающие в камере сгорания, определяют и вид котельного оборудования. Горение может осуществляться обычным способом, благодаря пиролизу или длительно, сверху вниз. В каждом случае достигается определенный тепловой эффект, который и определяет сферу применения твердотопливного котла, каким образом организовано отопление дома.

Теплообменник — его функция

Следующий по значимости конструктивный элемент твердотопливного котла — теплообменник. Устройство представляет собой чугунную или стальную конструкцию, в которой происходит передача тепловой энергии от продуктов горения на теплоноситель. В традиционном исполнении теплообменник изготавливается в виде бочки, через которую проходят цельнотянутые котловые трубы. Разогретые газы, проходя по трубам, нагревают котельную воду, циркулирующую внутри контура теплообменника.

Важно! Интенсивность прохождения газов по дымогарным трубам регулируется положением дымососа. Интенсивность циркуляции воды в теплообменнике зависит от работы насосной станции. Теплообменники обязательно имеют толстый слой теплоизоляции, предохраняющей основной корпус котла от перегрева.

Поступление воды в теплообменник происходит через впускной коллектор, тогда как выход разогретого теплоносителя наоборот, осуществляется через выпускной коллектор. На каждом из коллекторов стоят датчики температуры теплоносителя. Домашнее отопление в доме твердотопливным котлом, схема подключения которого мало чем отличается от традиционной и общепринятой процедуры, может в каждой ситуации иметь некоторые конструктивные отличия.

Стальные теплообменники в отличие от чугунных изделий, больше подвержены коррозии, в то же время успешно справляются с передами температур. Стоимость таких устройств значительно меньше в сравнении с чугунными теплообменниками. Последние обладают высокой теплоемкостью, менее подвержены коррозии.

Конструктивные разновидности систем

Если не рассматривать традиционно используемое печное отопление, существующих на сегодняшний момент видов твердотопливных котлов не так уж и много. Основное различие между существующими моделями котлов заключается в способе подачи топлива. Дешевые агрегаты предназначены для ручной подачи топлива. В дорогих моделях для работы твердотопливного котла используется автоматическая подача топлива в топочную камеру.

Способ подачи топлива в основном определяет и принцип действия котла. Уголь, брикеты или дрова загружаются в топку и поджигаются. Нагреваемая до необходимо температуры вода в теплоносителе расходится по трубам, отапливая жилые помещения.

На заметку: однако, есть одно но! Топливо быстро сгорает и приходится снова заниматься загрузкой котла топливным сырьем. Время, которое необходимо для полного сгорания топлива ограничивается 2-8 часами, в зависимости от модели котла и его мощности. К тому же, приходится попутно убирать из подтопочной камеры золу, остатки несгоревшего топлива. Для нормальной работы котла постоянно требуется подкидывать в топку все новые и новые порции топлива.

Автоматическая подача топлива решила проблему с работой твердотопливных котлов наполовину. Требовалось принципиальное техническое решение. Для отопления с твердотопливным котлом оптимальным выходом из создавшейся ситуации стало возможность использования тепловых генераторов, которые еще называются твердотопливные котлы длительного горения.

На практике такой вид отопительной техники принято делить на два типа:

• пиролизные отопительные котлы; .

Способ загрузки в оборудовании этих видов остался принципиально тот же, только стал продолжительнее по времени и более трудоемкий. В качестве компенсаций потраченных усилий, во время работы котел создает максимально возможный тепловой эффект. Несмотря на трудность и сложность загрузки, в этих моделях происходит практически полное сжигание топлива, что значительно уменьшает количество загрузок и расход топлива.

Для пиролизных котлов процесс работы выглядит следующим образом. При отсутствии кислорода процесс горения в камере замедляется. Топливо полностью выгорает, а получаемый в результате тления, коксовый газ является вторичным топливом. Обогащенное кислородом газообразное вещество в процессе сжигания выделяет дополнительные калории тепловой энергии. Налицо высокий КПД, рентабельность и эффективность оборудования при эксплуатации.

В последнее время получил распространение обогрев жилых зданий твердотопливными котлами верхнего горения. Принципиально схема работы выглядит несколько иначе, в сравнении с традиционными моделями. Здесь пламя распространяется сверху, а не снизу, как мы обычно привыкли видеть. Горение топлива происходит постепенно, сверху вниз. В тот момент, когда верхний слой топлива подвержен интенсивному горению, нижние слои остаются нетронутыми. По мере сгорания каждого слоя топлива, воздух вместе с горючими газами опускается вниз. Этот процесс может происходить очень долго, в некоторых моделях время сгорания одной закладки может составлять 8-12 часов.

На заметку: некоторые модели твердотопливных котлов верхнего горения в поддерживающем режиме работы могут давать тепло от одной загрузки на протяжении суток и более.

Другие важные элементы конструкции — их роль в работе всей отопительной системы

Схема любого твердотопливного котла не мыслима без регулятора тяги. Данное устройство обеспечивает механическое воздействие на заслонку в дымоходе в процессе включения или отключения агрегата. Показать работу регулятора тяги можно с помощью простого рисунка.

Благодаря работе этого приспособления осуществляется автоматическая регулировка подачи воздуха в камеру сгорания, температуры нагрева теплоносителя.

Для справки: Установка регулятора выполняется при первом пуске котла, установив положение в соответствии с заданными параметрами. В полузакрытом положении при температуре 65 0 С, в открытом положении заслонки, регулятор соответствует максимальному значению температуры в 90 0 С.

Многие агрегаты, особенно большой мощности, устанавливаются вместе с буферной емкостью, которая является обязательно при обвязке твердотопливной техники с газовыми котлами в единую систему. Такое приспособление представляет собой расширительный бак, куда поступает теплоноситель. Буферная емкость в данном случае выполняет две функции, гидроразделителя и теплового аккумулятора. В результате остывания котла после выключения, вода из теплового аккумулятора расходится по радиаторам отопления, поддерживания необходимую температуру. Быстрое остывание твердотопливного котла практически невозможно, из-за того, что буферная емкость играет роль аккумулятора тепла.

Вместе с буферной емкостью котлы оснащаются термостатическим клапаном. Прибор используется для предохранения системы от перегрева. Контур охлаждения, оснащенный термостатическим клапаном, обеспечит подачу холодной воды внутрь при первых сигналах перегрева теплоносителя.

Для розжига в твердотопливных котлах современных моделей применяются различные газовые горелки. Такие устройства обычно работают на сжиженном газе, который храниться в специальном резервуаре. Розжиг топлива в камере сгорания за счет использования газовой горелки происходит за считанные секунды. В эксплуатации и в обслуживании такие горелки просты и надежны.

Заключение

Ознакомившись с устройством и схемой твердотопливного котла, узнав принцип действия некоторых видов котельного оборудования на твердом топливе, можно смело приступать к созданию в собственном доме своей автономной системы отопления. Выбор котла особой сложности не представляет. Основная тяжесть и трудности, с которыми придется столкнуться в дальнейшем – это уже сам монтаж оборудования, подключение и подготовка к пуску.

Грамотный и квалифицированный подход на каждом этапе позволит вам добиться желаемого результата.

Схемы отопления с твердотопливным котлом

Аккумулятор тепла — необходимый элемент системы отопления твердотопливным котлом частного дома. В предыдущей статье описан аккумулятора тепла – своеобразный аналог русской печи в современном доме — “Отопление дома твердотопливным котлом”.

Для обогрева частного дома теплыми полами с твердотопливным котлом необходимо использовать схему принудительного отопления, в которой циркуляция теплоносителя — воды, обеспечивается насосами. Кроме того, схема принудительного отопления с твердотопливным котлом должна обеспечить снижение температуры котловой воды, подаваемой в трубопроводы теплого пола.

Производители котлов, в прилагаемой к котлу инструкции по эксплуатации, часто публикуют принципиальные схемы систем отопления, которые рекомендуются для присоединения к котлу. Кроме того, в инструкции содержатся требования к техническим параметрам элементов схем отопления:

• • дымохода;
  • оборудования системы отопления;
  • систем, обеспечивающим безопасную работу (пожаро- взрывобезопасность);
  • элементов контроля и управления режимом работы котла и другого оборудования системы отопления;
  • водоснабжения;
  • электроснабжения;
  • подготовки топлива;
  • режимов работы в различных условиях (отопительный сезон, подогрев ГВС в межсезонье);
  • эксплуатационному обслуживанию (периодичность и порядок топки котла, очистка от отложений зольника, топки, дымохода, проверка систем безопасности).

  Строительные и другие государственные нормы и правила также содержат определенные требования к устройству и безопасной эксплуатации котлов и систем отопления.

  При проектировании отопления рассчитывают, учитывают и выбирают гидравлическое сопротивление различных участков системы, производительность насосов, высотные отметки размещения оборудования, теплопотери здания и много других параметров.

  Очевидно, что проектирование принудительного отопления с твердотопливным котлом, выбор котла и других элементов системы для конкретного объекта – это сложная комплексная инженерная задача, к выполнению которой следует привлечь специалистов.
  
  В этой статье на конкретном примере рассмотрим схему принудительного отопления с твердотопливным котлом.

  Схема подключения и обвязки твердотопливного котла

  Для отопления помещений дома теплыми полами необходима система с принудительной циркуляцией теплоносителя. На схеме мы видим два контура циркуляции теплоносителя:

  1. 1. Котловой контур состоит из котла “Atmos”, насосно-смесительного блока “Laddomat” и бойлера системы горячего водоснабжения (ГВС);
     2. В отопительный контур входит смесительный трехходовой вентиль, циркуляционный насос и отопительный приборы (теплый пол) в помещениях.

     Режим циркуляции теплоносителя в котловом контуре регулируется насосно-смесительным блоком “Laddomat”. Блок специально предназначен для работы с твердотопливным котлом. Блоки аналогичного назначения выпускают разные производители под своими торговыми марками.

     Режим растопки котла. При растопке котла, по сигналу датчика термостата, запускается циркуляционный насос смесительного блока Laddomat. Клапаны блока направляют циркуляцию теплоносителя только через блок по малому кругу, помимо всех других элементов системы отопления.

     Происходит быстрый нагрев теплоносителя в котле и поверхностей котла, дымохода до рабочей температуры. Это ускорение нагрева способствует снижению отложений сажи, смол, выделяемых из топлива, уменьшает количество конденсата и коррозию металла котла, повышает КПД котла.

     Режим нагрева теплоносителя. По окончании растопки котла, когда температура циркулирующей по малому кругу воды повысится до 70-80 о С, клапаны смесительного блока начинают включать циркуляцию воды в системе отопления. На первом этапе, в смесительном блоке происходит смешивание холодной воды, поступающей по обратной трубе из системы отопления, и горячей воды циркулирующей по малому кругу.

     Смешивание воды в смесительном блоке происходит постепенно, так, чтобы температура воды подаваемой в котел не снижалась менее заданной величины (65 о С). После прогрева воды в системе отопления до заданной температуры, подмес воды прекращается. Циркуляционный насос блока продолжает обеспечивать движение теплоносителя в котловом контуре.

     Режим отопления помещений. После увеличения температуры воды на выходе из котла до рабочей, по сигналу термостата, включается циркуляционный насос отопительного контура. Через смесительный вентиль горячая вода, забираемая из котлового контура, начинает циркулировать в отопительных приборах помещений дома.

     Смесительный вентиль подмешивает охлажденную в отопительных приборах воду к горячей воде на входе в отопительный контур – таким способом регулируется температура воды в отопительных приборах помещений. Регулировка температуры смесительным вентилем может производиться вручную, либо автоматическим регулятором.

     Режим нагрева заканчивается после сгорания загруженного в котел топлива. Температура воды на выходе из котла снижается и по сигналу датчика термостата циркуляционный насос блока отключается. Клапаны смесительного блока переключают циркуляцию теплоносителя в котловом контуре в режим естественной циркуляции теплоносителя.

     Режим защиты от перегрева (кипения воды в котле). Процесс горения твердого топлива в котле остановить мгновенно невозможно. Поэтому, при внезапной остановке циркуляции воды в системе (отсутствие электроэнергии, поломки) или малого теплосъема, вода в котле может закипеть.

     Кипение воды ведет к росту давления в системе, увеличению температуры, разрушению элементов системы, травматизму людей и другим опасным для оборудования и людей последствиям.

     В котле предусмотрена система защиты от перегрева. Это встроенный в котел теплообменник, подключенный к водопроводу. При закипании воды в котле по сигналу датчика открывается вентиль TS-130. Холодная вода из водопровода поступает в теплообменник котла, охлаждая котел, и сливается в канализацию.

     Схема принудительного отопления с твердотопливным котлом очень чувствительна к прекращению работы цикуляционных насосов. Для обеспечения их работы в случае прекращения подачи электроэнергии рекомендуется устанавливать источники бесперебойного питания (ИБП). Такие устройства получают электроэнергию от аккумулятора и преобразуют её в переменное напряжение, необходимое для работы насоса.

     Для закрытой системы отопления необходимы котлы, специально предназначенные для работы в этом режиме — расcчитаные на работу с повышенным давлением и оснащенные устройством защиты от перегрева.

     Через открытый расширительный сосуд система отопления соединена с атмосферой (открытая система), то есть работает под атмосферным давлением. Работа системы под атмосферным давлением имеет свои достоинства и недостатки.

     Расчет объема мембранного расширительного бака

     Больше преимуществ имеет закрытая система отопления, теплоноситель в которой находится под давлением выше атмосферного. В этом случае, для компенсации теплового расширения воды, вместо открытого расширительного бака, используют закрытый мембранный расширительный сосуд (на схеме показан пунктиром слева от котла).

     Товары для строительства и ремонта

     Расширительный бак разделен на две части эластичной подвижной мембраной. В одну часть бака поступает теплоноситель из системы отопления. По другую сторону мембраны в баке находится сжатый воздух. Давление воздуха уравновешивает давление теплоносителя в системе отопления. При увеличении температуры и объема теплоносителя, мембрана в расширительном баке перемещается, увеличивая объем, занимаемый жидкостью. Воздух по другую сторону мембраны сжимается еще больше.

     Расширительный мембранный бак бывает горизонтальным или вертикальным. Также есть такие, в которых можно заменить мембрану и отсутствует такая возможность.

     Как правильно выбрать объем расширительного бака

     Объем мембранного расширительного бака вычисляем по формуле: V = (VLхE) / D;
     VL – полный объем жидкости в системе отопления;
     E – коэффициент расширения жидкости, для воды при температуре 85°С=0,034;

     D – эффективность мембранного бака, вычисляется по формуле: D= (PV-PS)/(PV+1).
     Где PV – максимальное рабочее давление системы, обычно достаточно 2 бар, PS – давление зарядки мембранного бака, равно 0,5 бар.

     Таким образом, D=(2-0,5)/(2+1)=0,5

     Если, например, объем теплоносителя — воды в системе отопления дома около 450 литров, то объем расширительного бака будет равен:
     V = (450х0,034)/0,5 = 30,6 л.
     Минимальный объем бака должен быть не менее 30 литров, поэтому прибавляем запас и выбираем бак объемом 35 литров.

     Твердотопливный котел купить

     Советы застройщику

     Выбор правильного размера котла, т.е. его отопительной мощности, является очень важным условием для экономичной эксплуатации и правильного функционирования котла. Котел нужно выбрать так, чтобы его номинальная отопительная мощность соответствовала тепловым потерям отапливаемого объекта. Выбор котла слишком большой номинальной мощности может привести к повышенному образованию отложений (сажи, дегтя). Поэтому не следует использовать котел, имеющий значительно большую мощность, чем тепловые потери объекта.

     Примерную отопительную мощность котла можно рассчитать так – на каждые 10 м 2 отапливаемой площади дома при средней утепленности здания и высоте потолков до 3 м, требуется 1 кВт мощности.

     Полезно познакомиться с инструкцией по эксплуатации твердотопливного котла. Инструкцию по эксплуатации твердотопливных котлов “Atmos” (Чехия) можно прочитать и скачать, если перейти по этой ссылке. Для скачивания в открывшемся окне, в меню, слева вверху, выбрать “файл” –> “скачать”.

     На предыдущей странице можно посмотреть видеослайды о работе насосно – смесительного блока “Laddomat” с твердотопливным котлом.

     Статьи на эту тему:

     Каким твердотопливным котлом отапливается Ваш дом?

     Какой твердотопливный котел выбрали Вы? Голосуйте!
     Узнайте, что выбрали другие.

     Источник https://znatoktepla.ru/kotly/tverdotoplivnie/shema-otopleniya-ot-tverdotoplivnogo-kotla.html

     Источник https://domekonom.su/shema-prinuditelnogo-otoplenija-tverdotoplivnyi-kotel.html

     Источник

     Источник

     Вам будет интересно  Предохранительные клапаны для регулировки давления в системе отопления